变频空调单片机测控系统的抗干扰设计

3软件的抗干扰设计

单片机在恶劣的环境中工作时，干扰源不仅会影响到硬件系统的正常工作，也常常会使系统的软件运行发生混乱。因此系统的抗干扰问题不能完全靠硬件去解决，软件的抗干扰设计也是一项重要措施。当系统受到干扰时，可能使单片机的程序跑飞，改变程序指针PC值，从而使程序进入死循环而不能正常工作；也可能改变单片机内部特殊功能寄存器（SFR）的值使程序状态混乱，甚至发生故障，损坏器件；如果被测量信号受到干扰，则会造成测量值失真。对于这种情况的对策是及时发现，及时引导程序走向正确位置，或者使系统重新复位开始运行。在本系统中采用了以下措施。

图5提高系统抗干扰能力的原理框图

31利用冗余指令

当CPU受到干扰后，往往将一些操作数当作指令码来执行，引起程序混乱。此时，若程序弹飞到某一条单字节指令上时，便自动纳入正规；若程序弹飞到某一条双字节或三字节指令上时，有可能落到其操作数上而继续出错。为此，在对程序流向起着决定作用的指令之前插入两条NOP指令，保证弹飞的程序迅速纳入正确的控制轨道。此类指令有RET、RETI、LCALL、LJMP、JNC、JNB、CJNE、DJNZ等。

指令冗余措施可以减少程序弹飞的次数，使其很快纳入程序轨道，但这不能保证在失控期间不出错，更不能保证程序纳入正常轨道后就太平无事了。解决这个问题还必须采用软件容错技术，使系统的误动作减少，并尽可能消除重大误动作。

32设置软件陷阱

所谓软件陷阱，就是一条引导指令，强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的程序。如果把这段程序的入口标号称为ERR的话，软件陷阱即为一条LJMPERR的指令，为加强其捕捉效果，一般还在它前面加两条NOP指令。因此，真正的软件陷阱由三条指令构成： NOP NOP LJMPERR

软件陷阱一般安排在下列四种地方：

（1）未使用的中断向量区当干扰使未使用的中断开放，并激活这些中断时，就会引起系统程序的混乱，但如果在这些地方布上陷阱，就能及时捕捉到错误中断；

（2）未使用的大片ROM空间对于剩余的大片

未编程的ROM空间，一般都维持原状（0FFH）。程序弹飞到这一区域后将顺流而下，不再跳跃（除非受到新的干扰）。这时只要每隔一段设置一个陷阱，就能捕捉到弹飞的程序；

（3）表格表格有两类，一类是数据表格；另一类是

散转表格。由于表格中内容和检索值有一一对应关系，在表格中安排陷阱将会破坏其连续性和对应关系，所以只能在表格的最后安排五字节陷阱（NOPNOPLJMP）；

（4）程序区程序区是由一序列执行指令构成

的，一般不能在这些指令串中间任意安排陷阱，否则正常执行的程序也可能被抓走。在这些指令串中间有一些断裂点，正常执行的程序到此便不会往下继续执行了，这类指令有LJMP、SJMP、AJMP、RET、RETI等，在它们后面加软件陷阱。

33设置程序运行监视系统（WDT）

利用CPU内部的WDT可以实现系统定时复位。在程序正常运行时，每隔一段时间对WDT清零。一旦程序运行不正常，没有及时给WDT送清零信号，则在WDT计数溢出时自动将系统复位。所使用的西门子公司生产的C504单片机的WDT溢出时间可人为设定。若晶振用12MHz，其可选时间为512μs～11s。本系统设计溢出时间为7ms。

34采用软件滤波

被测信号的抗干扰可以采用“软件滤波”的方法解决。常用的有：算术平均值法，比较取舍法，中值法，一阶递推数字滤波法。本系统采用的是比较取舍法。

4结语

经试验，该系统工作半年多来，运行状况良好，性能稳定，噪音低，没有出现错误及损坏器件现象，取得了良好的效果，达到了预期的目的，证明在系统设计中采用的上述抗干扰措施是行之有效的。